DE3045620C2

DE3045620C2 -

Info

Publication number: DE3045620C2
Application number: DE3045620A
Authority: DE
Inventors: Mutsumi Nagoya Jp Kawamoto; Shiro Toyokawa Aichi Jp Sakakibara
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1990-10-18
Also published as: DE3045620A1; GB2064686B; US4464145A; JPS6319742B2; JPS5680550A; GB2064686A

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit Riemen, insbesondere für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten stufenlosen Getrieben sind die Riemenscheiben auf zueinander parallel angeordneten An- und Abtriebwellen befestigt, wobei jede dieser Riemenscheiben einen bewegbaren Flansch aufweist, der mit Hilfe einer hydraulischen Servo einrichtung in Axialrichtung bewegt wird. Diese hydraulische Servoeinrichtung wiederum weist einen Ringzylinder mit Kol ben auf, die konzentrisch zur Welle angeordnet sind. Gegen über dem beweglichen Flansch ist ein stationärer Flansch an geordnet, so daß sich zwischen den einander gegenüberliegen den Flächen der beiden Flansche ein V-förmiger Zwischenraum für einen Keilriemen bildet, der die Riemenscheiben mitein ander verbinden soll. Durch Zufuhr oder Ableiten eines Druckmittels, wie Öl, zu dem Ringzylinder wird der Umlaufra dius des Keilriemens eingestellt.

Um das zwischen der Antrieb- und der Abtriebwelle eines der artigen stufenlosen Getriebes wirkende Drehmoment zu erhöhen und einen übermäßigen Schlupf des Keilriemens zu verhindern, muß der auf die Ringzylinder der Riemenscheiben einwirkende hydraulische Druck oder die druckaufnehmende Fläche des be weglichen Zylinders oder Kolbens, der mit dem beweglichen Flansch verbunden ist, erhöht werden. Im allgemeinen erfor dert die Erhöhung des hydraulischen Drucks auch eine Erhö hung der Antriebsleistung der Druckmittelpumpe (z.B. Öl pumpe), während die Erhöhung der druckaufnehmenden Fläche die Vergrößerung des Außendurchmessers des Getriebes erfor dert. Durch die Anordnung der Ringzylinder sind darüber hin aus die axialen Abmessungen der vorbekannten stufenlosen Ge triebe relativ groß gehalten. Weiterentwicklungen derartiger stufenloser Getriebe waren in neuerer Zeit damit beschäf tigt, insbesondere die zuletzt genannten Nachteile zu behe ben, d.h. den Platzbedarf der Ringzylinder zu vermindern und damit einhergehend die axiale Baulänge des gesamten Getrie bes zu verkleinern.

So beschreibt die DE-OS 26 52 938 ein Getriebe mit stufenlos regelbarem Übersetzungsverhältnis, bei dem die Stellung eines verschiebbaren Umlenkscheibenteils relativ zu einem feststehenden Umlenkscheibenteil mit Hilfe einer aus zwei Zylindern bestehenden Zylinderanordnung eingestellt wird.

Im einzelnen ist das verschiebbare Umlenkscheibenteil in Ge stalt eines an seinem linken Ende geschlossenen Zylinder rohrs ausgebildet und an der Welle mittels einer Hülse ver schiebbar angeordnet. Das Innere des Zylinderrohrs ist durch eine Trennwand in zwei Teile unterteilt. Im Zylinderrohr ist zwischen der Trennwand und dem Ende ein erster Kolben ver schiebbar. Der mit der Welle verbundene Kolben unterteilt den linken Abschnitt des Zylinderrohrs in einen Arbeitsraum und eine Entlastungskammer. Im Zylinderrohr ist eine zweite Trennwand und zwischen den beiden Trennwänden ein zweiter Kolben, der mit der Welle verbunden ist, angeordnet. Der Kolben unterteilt den rechten Abschnitt des Zylinderrohres in einen Arbeitsraum und eine Entlastungskammer.

Durch Einleiten von unter Druck stehendem hydraulischen Be tätigungsfluid in die beiden Arbeitsräume wird das ver schiebbare Umlenkscheibenteil gegen das feststehende Umlenk scheibenteil verschoben.

Die Zylinderanordnung dieses bekannten stufenlosen Getriebes hat dennoch den Nachteil, daß die Baulänge der Zylinderan ordnung nach wie vor relativ groß ist. Dies ist darauf zu rückzuführen, daß die Kolben innerhalb eines gemeinsamen Zy linderrohres angeordnet sind. Der für die Arbeitsräume bzw. für die Entlastungskammern erforderliche Platzbedarf be stimmt somit die Länge des Zylinderrohres.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein stufen loses Getriebe mit Riemen zu schaffen, das insbesondere bei Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden kann und das bei geringem Pumpdruck ein hohes Drehmoment übertragen kann und geringe Außenabmessungen aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform eines vorbe kannten Getriebes,

Fig. 2 einen Querschnitt einer Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Getriebes, sowie

Fig. 3 einen Querschnitt eines wesentlichen Teils einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ge triebes.

In Fig. 1 sind eine Antriebswelle 1 und eine Abtriebwelle 2 zueinander parallel angeordnet. Auf diesen beiden Wellen 1 und 2 sind verschiebbar bewegliche Flansche 3 bzw. 4 vorge sehen. Konzentrisch zur Antriebswelle 1 und Abtriebwelle 2 sind Zylinder 5 bzw. 6 vorgesehen, die einstückig mit den beweglichen Flanschen 3 bzw. 4 als Seitenwände ausgebildet sind. Ebenfalls einstückig mit der Welle 1 und der Welle 2 sind die stationären Flansche 7 bzw. 8. Der bewegliche Flansch 3 bildet zusammen mit dem stationären Flansch 7 einen V-förmigen Zwischenraum 10 zur Aufnahme eines Keilrie mens 9; der bewegliche Flansch 4 bildet zusammen mit dem stationären Flansch 8 einen anderen V-förmigen Zwischenraum 11 für den Keilriemen 9. Diese beweglichen und stationären Flansche bilden Riemenscheiben A und B. In den Zylindern 5 und 6 sind erste stationäre Wände 12 bzw. 13 vorgesehen. Zwischen den beweglichen Flanschen 3 und 4 einerseits und der stationären Wand 12 bzw. 13 andererseits werden erste Druckmittelkammern 14 bzw. 15 (z.B. für Öl als Druckmittel) gebildet. Die einstückigen Ringe 12 A bzw. 13 A der ersten stationären Wände 12 und 13 liegen mit ihrem Innenumfang je weils an der Antriebswelle 1 bzw. der Abtriebwelle 2 an. In den Zylindern 5 und 6 sind zweite stationäre Wände 16 bzw. 17 angeordnet, und zwischen der ersten Wand 12 bzw. 13 und der zweiten Wand 16 bzw. 17 sind jeweils Druckaufnahmeplat ten 20 bzw. 21 eingesetzt, die entlang der jeweiligen Welle auf den Ringen 12 A bzw. 13 A verschiebbar sind. An den inne ren Umfangswänden der Zylinder 5 und 6 sind Stufenabschnitte 18 bzw. 19 ausgebildet, die mit den Druckaufnahmeplatten 20 bzw. 21 in Eingriff stehen. Zwischen der zweiten stationären Wand 16 bzw. 17 und der Druckaufnahmeplatte 20 bzw. 21 ist jeweils eine zweite Druckmittelkammer 22 bzw. 23 (z.B. für Öl als Druckmittel) vorgesehen. Auf den Wellen 1 und 2 sind in Nuten 26 bzw. 27 eingepaßte Sprengringe 24 bzw. 25 vorge sehen, die für die zweiten stationären Wände 16 bzw. 17 als direkter Anschlag und für die ersten stationären Wände 12 bzw. 13 über die Ringe 12 A bzw. 13 A als Anschlag dienen. In Nuten auf beiden Gleitflächen der Antriebswelle 1 und des beweglichen Flansches 3 befinden sich Stahlkugeln 28, die dazu dienen, eine Relativdrehung zwischen dem beweglichen Flansch 3 und der Antriebswelle 1 zu verhindern und gleich zeitig die Axialverschiebung zu erleichtern. Entsprechend sind in Nuten auf der Abtriebwelle 2 und des beweglichen Flansches 4 Stahlkugeln 29 vorgesehen. In Axialrichtung der Antriebswelle 1 und der Abtriebwelle 2 sind Durchlässe als Sackbohrungen 30 bzw. 31 für das Druckmittel (z.B. Öl) aus gebildet. Der Durchlaß 30 steht mit der ersten Druckmittel kammer 14 über eine Radialbohrung 32 und mit der zweiten Druckmittelkammer 22 über eine Radialbohrung 33 in Verbin dung. Der Durchlaß 31 steht mit der ersten Druckmittelkammer 15 über eine Radialbohrung 34 und mit der zweiten Druckmit telkammer 23 über eine Radialbohrung 35 in Verbindung. In den Zylindern 5 und 6 sind Entlüftungsbohrungen 36 bzw. 37 vorgesehen. Die Breite der V-förmigen Zwischenräume 10 und 11 kann durch Bewegen der beweglichen Flansche 3 bzw. 4 mit Hilfe der hydraulischen Servoeinrichtungen mit den ersten Kammern 14 und 15 und den zweiten Kammern 22 und 23 einge stellt werden, so daß der Umlaufradius des Keilriemens, der die Riemenscheiben A und B berührt, verstellt werden kann und so ein stufenloses Getriebe bildet. Das zwischen der An triebs- und Abtriebswelle übertragene Drehmoment wird durch den Berührungsdruck sowie die Berührungsfläche in den Rie menscheiben A und B bestimmt; der Berührungsdruck entspricht dem Produkt aus dem hydraulischen Druck und der druckaufneh menden Fläche in den ersten und zweiten Druckmittelkammern, die die beweglichen Flansche 3 und 4 andrücken. Daher können die Riemenscheiben A und B mit den durch die zwei Druckmit telkammern bewegten Flansche gemäß der vorstehend beschrie benen Ausführungsform ein großes Drehmoment übertragen, wo bei die verwendeten Zylinder einen geringen Außendurchmesser aufweisen und/oder der einwirkende hydraulische Druck einen niedrigen Wert aufweist.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das stufenlose Getriebe in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb vorgesehen ist. Die Antriebswelle 1 ist über einen Schiebekeil 101 mit einer Getriebeantriebswelle 100 verbunden, die wiederum mit der Abtriebswelle des Motors über eine Kupplung, beispiels weise eine Flüssigkeitskupplung, oder über einen Drehmoment wandler, verbunden ist. Die druckaufnehmende Platte 20 steht mit dem Ende 5 A des Zylinders 5 in Eingriff, und ein mit der stationären Wand 16 einstückiger Zylinder 16 A ist auf die Außenseite des Zylinders 5 aufgepaßt. Dieser Aufbau ermög licht eine Vergrößerung der druckaufnehmenden Platte 20, d.h. der druckaufnehmenden Fläche. Auf der Abtriebswelle 2 ist eine Riemenscheibe C mit einem stationären Flansch 201 und einem durch eine Druckmittelkammer 202 angetriebenen be weglichen Flansch 203 so befestigt, daß eine Relativdrehbe wegung auf der konzentrischen Achse möglich ist.

Die Riemenscheibe C ist mit einer Antriebsbuchse 307 einer Vorwärtskupplung 302 verbunden, die wiederum mit einer Zwi schenwelle 350 als Antrieb für ein Zwischenvorgelege und einem Sonnenrad 304 als Antrieb eines hinteren Planetenge triebes 300 verbunden ist. Ein Ringzahnrad 303 des hinteren Planetengetriebes 300 ist mit einer Nabe 308 einer hinteren Bremse 301 verbunden, und ein Stützteil 306 als Abtrieb des hinteren Planetengetriebes ist mit der Zwischenwelle 350 über einen vorderen Kupplungszylinder 309 verbunden.

Die Zwischenwelle 350 ist mit einem Ringzahnrad 401 als An trieb für ein Vorgelege 400 verbunden, und ein Planetenrad träger 402 des Vorgeleges ist mit einer Abtriebswelle 500 über einen Schiebekeil verbunden; ferner ist ein Sonnenzahn rad 403 an dem Getriebegehäuse befestigt. Die Abtriebswelle 500 ist mit der Achse über ein Differentialgetriebe verbun den. Bei Vorwärtsfahrt ist bei diesem Getriebe die Kupplung 302 eingekuppelt und die Bremse 301 gelöst, so daß sich ein Untersetzungsverhältnis von 2,0 bis 0,5 in einem stufenlosen Getriebe ergibt, das abtriebsseitig ohne Verwendung eines hinteren Planetengetriebes mit einem Vorgelege verbunden ist; in dem Vorgelege 400 erhält man ein Untersetzungsver hältnis von etwa 1,5. Bei Rückwärtsfahrt werden die Kupplung 302 gelöst und die Bremse 301 betätigt, und der als Abtrieb dienende Träger 306 wird aufgrund des doppelten Planetenge triebes gegenüber dem Sohnenzahnrad 304 als Antrieb umge kehrt und dient so als Antrieb für das Vorgelege 400.

Die in Fig. 3 dargestellte weitere Ausführungsform weist eine mit dem beweglichen Flansch 3 einstückige und zur An triebswelle 1 verschiebbare Hülse 3 A sowie einen mit der zweiten stationären Wand 16 einstückigen und an den Zylinder 5 angepaßten Zylinder 16 B auf, wobei die erste stationäre Wand 12 in Eingriff mit der Antriebswelle 1 über die zweite stationäre Wand 16 steht, in dem der äußere Umfang der Wand 12 mit dem Ende des Zylinders 16 B verbunden wird; ferner ist die erste stationäre Wand 12 auf der Hülse 3 A verschiebbar. Die druckaufnehmende Platte 20 steht in Eingriff mit einem abgestuften Teil 3 B an der Hülse 3 A und ist verschiebbar in den Zylinder 16 B eingepaßt.

Bei den beiden vorstehenden Ausführungsformen ist der beweg liche oder der stationäre Flansch einstückig mit der Seiten wand des Zylinders in der hydraulischen Servoeinrichtung oder bildet diese Seitenwand; im Rahmen der Erfindung können jedoch der bewegliche und/oder der stationäre Flansch sowie der Zylinder getrennt ausgebildet sein, oder die hydrauli sche Servoeinrichtung, die den beweglichen Flansch antreibt, kann mit einem beweglichen Kolben versehen sein, der in dem mit der Welle verbundenen Zylinder angeordnet ist; dabei kann der bewegliche Kolben einstückig mit dem beweglichen Flansch oder als getrenntes Bauteil mit dem Flansch verbun den sein und eine druckaufnehmende Fläche aufweisen. Es kön nen auch hydraulische Servoeinrichtungen mit zwei oder mehr Druckmittelkammern vorgesehen werden, so daß man zwei oder mehr druckaufnehmende Flächen erhält, obwohl eine erhöhte Anzahl an Druckmittelkammern den Aufbau komplizierter ge staltet.

Das erfindungsgemäße, stufenlose Getriebe, weist somit hydraulische Servoeinrichtungen zum Antrieb des beweglichen Flansches sowie mehrere hintereinander in Axialrichtung an geordnete Druckmittelkammern auf, so daß mehrere durckauf nehmende Flächen den beweglichen Flansch in die Steuerrich tung drücken. Dadurch kann selbst bei geringem Außendurch messer und niedrigem Arbeitsdruck des Getriebes ein hohes Drehmoment übertragen werden. Gleichzeitig läßt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, d.h. durch die Entkopp lung und Ineinanderschachtelung der Druckkammern auch in der Extremstellung mit innenliegenden Keilriemen, eine wesent lich kürzere Baulänge des stufenlosen Getriebes insgesamt erreichen.

Claims

1. Stufenloses Getriebe mit Riemen, mit

a) einer Antriebswelle (1),
b) einer parallel zur Antriebswelle (1) angeordneten Ab triebswelle (2),
c) einer ersten Riemenscheibe (A), die einen konzentrisch zur Antriebswelle (1) angeordneten, stationären Flansch (7) und einen auf der Antriebswelle (1) ver schiebbar angeordneten, beweglichen Flansch (3) auf weist,
d) einer zweiten Riemenscheibe (B), die einen konzen trisch zur Abtriebswelle (2) angeordneten, stationären Flansch (8) und einen auf der Abtriebswelle (2) ver schiebbar angeordneten, beweglichen Flansch (4) auf weist,
e) einem an der esten und zweiten Riemenscheibe (A, B) angeordneten Riemen (9), wobei das Drehgeschwindig keitsverhältnis zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) verändert werden kann durch Ändern der Position des wirksamen Antriebsradius bezogen auf die Riemenscheiben (A, B), und
f) hydraulischen Betätigungseinrichtungen zum Bewegen mindestens eines der beweglichen Flansche (3, 4) der Riemenscheiben (A, B) mit mehreren in Reihe angeordne ten Druckmittelkammern (14, 15, 22, 23), die den be weglichen Flansch (3, 4) in die gleiche Richtung bewe gen können, wobei
g) mindestens eine (14, 15) der Druckmittelkammern eine erste mit der Antriebswelle (1) bzw. der Abtriebswelle (2) verbundene stationäre Wand (12, 13) und einen be weglichen Zylinder (5, 6) aufweist, der sich zusammen mit dem beweglichen Flansch (3, 4) verschiebbar auf einer Achse bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß
h) eine andere (22, 23) der Druckmittelkammern eine zweite mit der Antriebswelle (1) bzw. Abtriebswelle (2) verbundene stationäre Wand (16, 17) mit einem sich daran anschließenden axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt (16 A, 16 B), und eine Druckaufnahmeplatte (20, 21) aufweist, die sich zusammen mit dem bewegli chen Flansch (3, 4) verschiebbar auf einer Achse be wegt, und daß
i) der zylindrische Abschnitt (16 A, 16 B) der zweiten sta tionären Wand (16, 17) in radialer Richtung gegenüber dem beweglichen Zylinder (5, 6) versetzt angeordnet und der bewegliche Zylinder (5, 6) und der zylindri sche Abschnitt (16 A, 16 B) der zweiten stationären Wand (16, 17) axial ineinander verschiebbar sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste stationäre Wand (12, 13) eine Kante aufweist, die mit einer innen liegen den Hülse (3 A) des beweglichen Flansches (3, 4) als An schlag zusammenwirkt.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Druckaufnahme platte (20, 21) mit den beweglichen Zylindern (5, 6) ver bunden ist und an dem zylindrischen Abschnitt (16 A, 16 B) der zweiten stationären Wand (16, 17) verschiebbar ange ordnet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 3, wobei die Druckaufnahmeplatte (20, 21) verschiebbar zwischen der ersten stationären Wand (12, 13) und dem zylindrischen Abschnitt (16 A, 16 B) der zweiten stationären Wand (16, 17) angeordnet ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste stationäre Wand (12, 13) über die zweite stationäre Wand (16, 17) mit der Antriebswelle (1) oder der Ab triebswelle (2) verbunden ist und in einem inneren Teil des beweglichen Zylinders (5, 6) angeordnet ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5, wobei die erste stationäre Wand (12, 13) an dem Innenabschnitt des beweglichen Zylinders (5, 6) und an einer Innenhülse (3 A) des beweglichen Flan sches (3, 4) dichtend verschiebbar angeordnet ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, wobei die Druckaufnahmeplatte (20, 21) einen Innenabschnitt, der mit der inneren Hülse (3 A, 3 B) des beweglichen Flansches (3, 4) verbunden ist, und einen Außenabschnitt aufweist, der verschiebbar in dem zylindrischen Abschnitt (16 A) der zweiten stationären Wand (16, 17) angeordnet ist.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Druck mittel durch einen an der Antriebswelle (1) bzw. Ab triebswelle (2) ausgebildeten Durchlaß (30) und durch eine an einer Hülse des beweglichen Flansches (3, 4) aus gebildete Öffnung zu der Druckmittelkammer (14, 15) mit dem beweglichen Zylinder (5, 6) und der ersten statio nären Wand (12, 13) geleitet wird und Druckmittel durch eine in der ersten stationären Wand ausgebildete Öffnung (33) zu der Druckmittelkammer (22, 23) mit der zweiten stationären Wand (16, 17) und der Druckaufnahmeplatte (20, 21) geleitet wird.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Druck mittel durch einen an der Antriebswelle (1) bzw. Ab triebswelle (2) ausgebildeten Durchlaß (30) zu der Druck mittelkammer (14, 15) mit dem beweglichen Zylinder (5, 6) und der ersten stationären Wand (12, 13) und zu der Druckmittelkammer (22, 23) mit der zweiten stationären Wand (16, 17) und der Druckaufnahmeplatte (20, 21) durch einen an einer Innenhülse des beweglichen Flansches (3, 4) ausgebildeten Durchlaß zugeführt wird.